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摘要：混凝土内部和外部的温差过大会产生裂缝。温差裂缝的主要影响因素是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。文章结合南水北调葛段区域的工程实际，从优化大坝混凝土配合比，提高混凝土抗裂能力、混凝土温控防裂等方面对混凝土温控防裂措施进行探讨。
关键词：南水北调；混凝土；温控措施；裂缝
中图分类号： TU37 文献标识码： A
1 工程概况
禹州长葛段工程位于河南省禹州市及长葛市境内，起点桩号SH(3)61+648.7，终点桩号SH(3)115+348.7，设计段长53.7km。其中，明渠长52.323km，建筑物长1.377km。本段总干渠设计流量为305 m3/s～315 m3/s，设计水深7m，渠底比降1/23400～1/26000；渠道过水断面为梯形，设计底宽为15.5m～24.5m，堤顶宽5m，渠道一级边坡系数為2.0～3.5，二级边坡系数为1.5～3.25；渠道多为半挖半填断面，少部分为全挖断面，渠道平均挖深约9.2m。禹州长葛段第八施工标段“禹长—8”（合同编号：HNJ-2010/YC/SG-008）桩号：SH（3）105+000～SH（3）115+347.8，位于长葛市境内，自石良河左岸约1km至本段末（长葛、新郑界），全长为10.35km。标段内共有各类建筑物20座，其中河渠交叉1座、节制闸1座、左岸排水4座、分水闸1座、公路桥10座、生产桥2座、铁路桥1座（公路桥、生产桥和铁路桥不包括在本标段内）。
2 混凝土温控、防裂的重要性
大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑，浇筑后，水泥因水化引起水化热由于体积大，水泥水化热在内部聚集不易散发，混凝土内部温度将增加显著，而混凝土表面土则散热较快，形成较大的温度差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，此时，混凝龄期短，抗拉强度很低。当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度，则会在混凝土的表面产生裂缝。[1]
混凝土夏季浇筑期间，浇筑温度不大于26℃，冷天施工，当室外连续5天日平均气温低5℃或当日最低气温降到0℃时，应采取防护措施，保证混凝土施工质量，防止混凝土裂缝。因此，我们认为混凝土温控措施是本工程的重点。为保证混凝土浇筑质量，需制订详细的混凝土冬季及高温季节温控措施，并认真落实，加强混凝土养护和保护工作，防止混凝土早期裂缝，提高混凝土的质量。
3 混凝土配合比与混凝土抗裂能力分析
3.1配合比设计方法
混凝土配合比设计开始之前，应该对项目的总体情况，如混凝土结构所处的外部环境，结构类型及钢筋布置，混凝土所处的部位，施工方法和施工季节的设计强度混凝土部分，混凝土配合比设计，在同一时间对混凝土材料进行了试验比较，以获得基本数据，如粉煤灰的细度，烧失量，需水量比，粗细集料体积密度的筛分析，表观密度和损耗吸水速度。对于类似的工程数据之前的资料可以参考，如用水和水泥，骨料，水灰比与混凝土强度关系的相关数据等等。[2]
3.2混凝土配制强度的确定
据累计的经验可知，提高混凝土强度的平均值，可以使大部分的试件强度低于设计强度。改进的强度取决于强度保证率的要求，强度因子，也取决于具体的质量控制，即标准偏差的高低水平。对于商品混凝土，在材料没有变化及工艺稳定的条件下，可根据三十个连续抽样检测的标准差来计算。对于现场混合的混凝土，材料和制造条件基本不变的情况下，可以参考统计数据，亦可参考前期工程统计数据来确定标准离差。[3]混凝土配制强度见表1。
表1：确定的混凝土配制强度
序号 强度等级 保证率(%) 强度标准差(MPa) 概率度系数 配制强度(MPa) 备注
1 C20/W6 95 4.0 1.645 26.6 /
2 C25、C25/W6 95 4.0 1.645 31.6 /
3 C30 95 4.5 1.645 37.4 /
4 C40 95 5.0 1.645 48.2 /
3.3混凝土最大水胶比和最大粉煤灰掺量的限制要求
依据《水工混凝土试验规程》（SL352-2006）和《水工混凝土掺用粉煤灰技术规范》（DL/T5055-2007）的要求，混凝土最大水胶比和粉煤灰最大掺量的限制要求见表2。
表2：混凝土最大水胶比和粉煤灰最大掺量的限制要求
序号 部 位 严寒地区 寒冷地区 温和地区 混凝土种类 粉煤灰最大
掺量(%)
1 上、下游水位以上(坝体外部) 0.50 0.55 0.60 重力坝常态砼(内部) 50
2 上、下游水位变化区(坝体外部) 0.45 0.50 0.55 重力坝常态砼(外部) 40
3 上、下游最低水位以下(坝体外部) 0.50 0.55 0.60 结构砼 30
4 基 础 0.50 0.55 0.60 抗磨蚀砼 20
5 内 部 0.60 0.65 0.65 / /
6 受水流冲刷部位 0.45 0.50 0.50 / /
4 混凝土温控防裂措施
4.1高温季节温控措施
选用水化热低的水泥，加优质的掺和料和外加剂，减少单位水泥用量，降低混凝土水化热；骨料适当堆高，堆放时间适当延长，使用时尽量由底部取料，粗骨料可采用帆布遮阳、地下水喷雾降温；拌和楼采用地下水拌和，必要时加冰拌和，控制混凝土出机口温度；混凝土运输工具设置必要的隔热遮阳措施；加快混凝土的入仓覆盖速度，缩短混凝土运输和曝晒时间；浇筑时间尽量安排在早、晚或夜间、阴天；仓面内采取喷水雾等方法，降低仓面周围气温；选用高效低碱类型的减水剂，选用外加剂时要满足本工程混凝土抗硫酸盐腐蚀要求及抑制碱骨料反应的要求；成立混凝土养护专业小组，安排专门人员，并在实施过程中监督落实，切实做好混凝土养护工作；采用洒水养护，保持混凝土长期处于湿润状态；
4.2冬季温控措施
由于本合同工程工期紧张，冬季仍有混凝土施工任务，因此拟采取以下措施保证冬季施工混凝土质量。安排专人收集气象资料，及时掌握天气变化情况，并提前做好各项准备工作，避免措手不及；冬季来临前，对当年浇筑的混凝土进行保温，混凝土外露面采用绒毛毡保温被覆盖，必要时搭设暖棚，棚内设置碘钨灯，封闭管身段，并在管身内设置碘钨灯，以提高周围环境温度；骨料仓搭设暖棚遮盖防冻，拌和楼采用热水拌和混凝土；混凝土采用搅拌运输车运输，其表面覆盖保温被保暖；入仓设备龙门吊全部搭设封闭式暖棚，确保混凝土在运输过程中不受冻；仓内搭设保温棚，保温棚覆盖整个仓面，保温棚在冬季一直保留，春季气温回暖后才可拆除。
4.3建立温度控制预警机制
混凝土浇筑温度回升过快预警，敦促拌和楼骨料预冷系统加强控制，确保骨料预冷效果;实测仓面浇筑温度距设计允许值2~3℃预警，敦促现场加强保温被覆盖、启动喷雾、加快混凝土入仓强度等，且连续3个测点(持续1h浇筑温度)超温实行停仓制度;通过测温管监测，混凝土初期水化热温升过快或最高温度距设计允许值2~3℃预警，采取加大通水流量、仓面流水养护、优化混凝土配合比等措施。[4]
5结语
笔者结合南水北调葛段区域的工程实际，从优化大坝混凝土配合比，提高混凝土抗裂能力、混凝土温控防裂等方面对混凝土温控防裂措施进行探讨。得出如下经验：
⑴ 基础面处理时由人工按照设计和规范要求对基岩面进行整修、清理、冲洗，人工配合清渣，潜水泵排水至仓外，并在仓外筑排水沟引排外来水，确保浇筑时仓内无外来水流入。在开仓浇筑前，用高压水进行清洗并保持湿润。
⑵ 土质基面应按设计要求整平，碾压密实，基础验收合格后方可进行垫层砼浇筑。
⑶ 施工缝选择在新浇混凝土初凝后终凝前，人工用竹刷将表层乳皮破坏，待一定间隔时间后，采用高压水对混凝土面进行冲洗，直到混凝土表面无灰浆，积水变清为止。
⑷ 结构缝面处理时铲除缝面上的杂物，割除缝面上的金属埋件，并用高压水冲洗干净。当有蜂窝麻面时凿去混凝土表面薄弱层，用高压水冲洗干净，使用砂浆填补缺陷部分，使表面平整。
参考文献：
[1]沈群章.浅议大体积混凝土裂缝的控制措施[J].城市建设理论研究（电子版）,2011
[2]莫雪芬.某水电站改扩建工程常态混凝土配合比设计试验[J].城市建设理论研究（电子版）,2013
[3]邹艳红.关于水利工程钢筋混凝土施工技术的探讨[J]. 黑龙江科技信息. 2014(01)
[4]郑守仁.三峡大坝混凝土设计及温控防裂技术突破[J].水利水电科技进展,2009
关键词：南水北调；混凝土；温控措施；裂缝
中图分类号： TU37 文献标识码： A
1 工程概况
禹州长葛段工程位于河南省禹州市及长葛市境内，起点桩号SH(3)61+648.7，终点桩号SH(3)115+348.7，设计段长53.7km。其中，明渠长52.323km，建筑物长1.377km。本段总干渠设计流量为305 m3/s～315 m3/s，设计水深7m，渠底比降1/23400～1/26000；渠道过水断面为梯形，设计底宽为15.5m～24.5m，堤顶宽5m，渠道一级边坡系数為2.0～3.5，二级边坡系数为1.5～3.25；渠道多为半挖半填断面，少部分为全挖断面，渠道平均挖深约9.2m。禹州长葛段第八施工标段“禹长—8”（合同编号：HNJ-2010/YC/SG-008）桩号：SH（3）105+000～SH（3）115+347.8，位于长葛市境内，自石良河左岸约1km至本段末（长葛、新郑界），全长为10.35km。标段内共有各类建筑物20座，其中河渠交叉1座、节制闸1座、左岸排水4座、分水闸1座、公路桥10座、生产桥2座、铁路桥1座（公路桥、生产桥和铁路桥不包括在本标段内）。
2 混凝土温控、防裂的重要性
大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑，浇筑后，水泥因水化引起水化热由于体积大，水泥水化热在内部聚集不易散发，混凝土内部温度将增加显著，而混凝土表面土则散热较快，形成较大的温度差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，此时，混凝龄期短，抗拉强度很低。当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度，则会在混凝土的表面产生裂缝。[1]
混凝土夏季浇筑期间，浇筑温度不大于26℃，冷天施工，当室外连续5天日平均气温低5℃或当日最低气温降到0℃时，应采取防护措施，保证混凝土施工质量，防止混凝土裂缝。因此，我们认为混凝土温控措施是本工程的重点。为保证混凝土浇筑质量，需制订详细的混凝土冬季及高温季节温控措施，并认真落实，加强混凝土养护和保护工作，防止混凝土早期裂缝，提高混凝土的质量。
3 混凝土配合比与混凝土抗裂能力分析
3.1配合比设计方法
混凝土配合比设计开始之前，应该对项目的总体情况，如混凝土结构所处的外部环境，结构类型及钢筋布置，混凝土所处的部位，施工方法和施工季节的设计强度混凝土部分，混凝土配合比设计，在同一时间对混凝土材料进行了试验比较，以获得基本数据，如粉煤灰的细度，烧失量，需水量比，粗细集料体积密度的筛分析，表观密度和损耗吸水速度。对于类似的工程数据之前的资料可以参考，如用水和水泥，骨料，水灰比与混凝土强度关系的相关数据等等。[2]
3.2混凝土配制强度的确定
据累计的经验可知，提高混凝土强度的平均值，可以使大部分的试件强度低于设计强度。改进的强度取决于强度保证率的要求，强度因子，也取决于具体的质量控制，即标准偏差的高低水平。对于商品混凝土，在材料没有变化及工艺稳定的条件下，可根据三十个连续抽样检测的标准差来计算。对于现场混合的混凝土，材料和制造条件基本不变的情况下，可以参考统计数据，亦可参考前期工程统计数据来确定标准离差。[3]混凝土配制强度见表1。
表1：确定的混凝土配制强度
序号 强度等级 保证率(%) 强度标准差(MPa) 概率度系数 配制强度(MPa) 备注
1 C20/W6 95 4.0 1.645 26.6 /
2 C25、C25/W6 95 4.0 1.645 31.6 /
3 C30 95 4.5 1.645 37.4 /
4 C40 95 5.0 1.645 48.2 /
3.3混凝土最大水胶比和最大粉煤灰掺量的限制要求
依据《水工混凝土试验规程》（SL352-2006）和《水工混凝土掺用粉煤灰技术规范》（DL/T5055-2007）的要求，混凝土最大水胶比和粉煤灰最大掺量的限制要求见表2。
表2：混凝土最大水胶比和粉煤灰最大掺量的限制要求
序号 部 位 严寒地区 寒冷地区 温和地区 混凝土种类 粉煤灰最大
掺量(%)
1 上、下游水位以上(坝体外部) 0.50 0.55 0.60 重力坝常态砼(内部) 50
2 上、下游水位变化区(坝体外部) 0.45 0.50 0.55 重力坝常态砼(外部) 40
3 上、下游最低水位以下(坝体外部) 0.50 0.55 0.60 结构砼 30
4 基 础 0.50 0.55 0.60 抗磨蚀砼 20
5 内 部 0.60 0.65 0.65 / /
6 受水流冲刷部位 0.45 0.50 0.50 / /
4 混凝土温控防裂措施
4.1高温季节温控措施
选用水化热低的水泥，加优质的掺和料和外加剂，减少单位水泥用量，降低混凝土水化热；骨料适当堆高，堆放时间适当延长，使用时尽量由底部取料，粗骨料可采用帆布遮阳、地下水喷雾降温；拌和楼采用地下水拌和，必要时加冰拌和，控制混凝土出机口温度；混凝土运输工具设置必要的隔热遮阳措施；加快混凝土的入仓覆盖速度，缩短混凝土运输和曝晒时间；浇筑时间尽量安排在早、晚或夜间、阴天；仓面内采取喷水雾等方法，降低仓面周围气温；选用高效低碱类型的减水剂，选用外加剂时要满足本工程混凝土抗硫酸盐腐蚀要求及抑制碱骨料反应的要求；成立混凝土养护专业小组，安排专门人员，并在实施过程中监督落实，切实做好混凝土养护工作；采用洒水养护，保持混凝土长期处于湿润状态；
4.2冬季温控措施
由于本合同工程工期紧张，冬季仍有混凝土施工任务，因此拟采取以下措施保证冬季施工混凝土质量。安排专人收集气象资料，及时掌握天气变化情况，并提前做好各项准备工作，避免措手不及；冬季来临前，对当年浇筑的混凝土进行保温，混凝土外露面采用绒毛毡保温被覆盖，必要时搭设暖棚，棚内设置碘钨灯，封闭管身段，并在管身内设置碘钨灯，以提高周围环境温度；骨料仓搭设暖棚遮盖防冻，拌和楼采用热水拌和混凝土；混凝土采用搅拌运输车运输，其表面覆盖保温被保暖；入仓设备龙门吊全部搭设封闭式暖棚，确保混凝土在运输过程中不受冻；仓内搭设保温棚，保温棚覆盖整个仓面，保温棚在冬季一直保留，春季气温回暖后才可拆除。
4.3建立温度控制预警机制
混凝土浇筑温度回升过快预警，敦促拌和楼骨料预冷系统加强控制，确保骨料预冷效果;实测仓面浇筑温度距设计允许值2~3℃预警，敦促现场加强保温被覆盖、启动喷雾、加快混凝土入仓强度等，且连续3个测点(持续1h浇筑温度)超温实行停仓制度;通过测温管监测，混凝土初期水化热温升过快或最高温度距设计允许值2~3℃预警，采取加大通水流量、仓面流水养护、优化混凝土配合比等措施。[4]
5结语
笔者结合南水北调葛段区域的工程实际，从优化大坝混凝土配合比，提高混凝土抗裂能力、混凝土温控防裂等方面对混凝土温控防裂措施进行探讨。得出如下经验：
⑴ 基础面处理时由人工按照设计和规范要求对基岩面进行整修、清理、冲洗，人工配合清渣，潜水泵排水至仓外，并在仓外筑排水沟引排外来水，确保浇筑时仓内无外来水流入。在开仓浇筑前，用高压水进行清洗并保持湿润。
⑵ 土质基面应按设计要求整平，碾压密实，基础验收合格后方可进行垫层砼浇筑。
⑶ 施工缝选择在新浇混凝土初凝后终凝前，人工用竹刷将表层乳皮破坏，待一定间隔时间后，采用高压水对混凝土面进行冲洗，直到混凝土表面无灰浆，积水变清为止。
⑷ 结构缝面处理时铲除缝面上的杂物，割除缝面上的金属埋件，并用高压水冲洗干净。当有蜂窝麻面时凿去混凝土表面薄弱层，用高压水冲洗干净，使用砂浆填补缺陷部分，使表面平整。
参考文献：
[1]沈群章.浅议大体积混凝土裂缝的控制措施[J].城市建设理论研究（电子版）,2011
[2]莫雪芬.某水电站改扩建工程常态混凝土配合比设计试验[J].城市建设理论研究（电子版）,2013
[3]邹艳红.关于水利工程钢筋混凝土施工技术的探讨[J]. 黑龙江科技信息. 2014(01)
[4]郑守仁.三峡大坝混凝土设计及温控防裂技术突破[J].水利水电科技进展,2009